選擇性Mcl-1抑制劑的設計、合成和生物活性研究.pdf

1、Bcl-2家族蛋白是細胞凋亡的關鍵調控因子。該家族的抗凋亡Bcl-2-like蛋白成員(Bcl-2，Mcl-1，Bcl-xL等)與促凋亡蛋白(Bax，Bak和BH3-only蛋白)通過共有的BH3結構域發(fā)生蛋白質-蛋白質相互作用(PPI)，決定細胞凋亡與否。Bcl-2-like蛋白因此成為靶向抗癌藥的研發(fā)靶點。選擇性的Bcl-2蛋白抑制劑ABT-199于2016年被FDA批準上市，成為最新的臨床抗癌藥物。Mcl-1蛋白是Bcl-2-li

2、ke蛋白之一，在多種腫瘤細胞中大量表達，有著與Bcl-2/Bcl-xL蛋白不同的抗凋亡特性，和Bcl-2并稱為腫瘤細胞的“左膀右臂”。研發(fā)Mcl-1選擇性抑制劑，將可能解決Bcl-2抑制劑的抗藥性，與Bcl-2抑制劑聯(lián)合使用，提高抗腫瘤活性。本研究致力于該項工作，為靶向抗癌藥的研發(fā)提供更多的候選藥物分子。
　　第一個選擇性Mcl-1抑制劑分子直到2012年才被報導，目前沒有同類分子進入到臨床實驗階段。設計、合成和評價新的Mcl-1

3、抑制劑是該領域的重要任務。結構生物學和蛋白突變研究表明，促凋亡蛋白的BH3α-螺旋疏水一側的四個熱點氨基酸殘基(hotspots)分別插入到Bcl-2/Mcl-1蛋白BH3結合溝槽的p1-p4四個疏水口袋，α-螺旋親水一側的天冬氨酸殘基與抗凋亡蛋白上的精氨酸殘基形成鹽橋。這5個殘基是小分子Bcl-2/Mcl-1抑制劑的設計模板。模擬熱點氨基酸殘基的空間分布和理化性質的小分子，通過占據(jù)P1-P4這4個結合位點，與促凋亡蛋白競爭結合，中和抗

4、凋亡Bcl-2-like蛋白的功能，釋放促凋亡蛋白，達到誘導腫瘤細胞凋亡。現(xiàn)有的Mcl-1抑制劑分子主要通過占據(jù)P2口袋實現(xiàn)這一功能，還沒有小分子能夠占據(jù)Mcl-1蛋白的p1口袋。然而，本研究分析對比了Mcl-1蛋白與Bcl-2蛋白在p1口袋的空間結構和氨基酸殘基分布，發(fā)現(xiàn)了明顯不同。這可能成為小分子實現(xiàn)選擇性拮抗Mcl-1蛋白的結構基礎。
　　本研究通過基于片段的藥物設計方法，從已知Mcl-1抑制劑6-氯-3-（3-(4-氯-3

5、，5-二甲基苯氧基）丙基)-1H-吲哚-2-羧酸中拆分得到片段1H-吲哚-2-羧酸，根據(jù)該片段與Mcl-1蛋白的結合模式，在合適的取代位點，采用角度合適的苯磺?；鳛檫B接基團，使取代基朝向蛋白的p1口袋，獲得新的分子骨架A1。
　　對A1進行分子生長，得到一系列新的具有一定選擇性的Mcl-1抑制劑:化合物A2-A11。其中化合物A11能夠以Ki=0.48μM的親和力選擇性結合Mcl-1蛋白(親和力比Bcl-2蛋白高7.5倍）。1H

6、-15N HSQC結果顯示，化合物A11能夠模擬Bim的I58、L62、D67，占據(jù)Mcl-1蛋白的p1、p2和R263位置。細胞實驗表明，A11能夠以濃度依賴的方式誘導Mcl-1蛋白依賴的腫瘤細胞發(fā)生凋亡。
　　A1-A11分子是全新結構的選擇性Mcl-1抑制劑，也是第一系列占據(jù)了Mcl-1/Bcl-2蛋白的p1口袋的小分子。通過構效關系研究，我們發(fā)現(xiàn)，柔性的、極性的、體積適中的基團有利于占據(jù)Mcl-1的p1口袋。A1-A11針